Azeotrope Definitie en voorbeelden

Een azeotroop is een mengsel van vloeistoffen dat zijn samenstelling en kookpunt tijdens destillatie behoudt. Het is ook bekend als een azeotroop mengsel of mengsel met constant kookpunt. Azeotropie treedt op wanneer een mengsel wordt gekookt om een ​​damp te produceren die dezelfde samenstelling heeft als de vloeistof. De term wordt afgeleid door het voorvoegsel "a" te combineren met "nee" en de Griekse woorden voor koken en draaien. Het woord werd voor het eerst gebruikt in een publicatie van de Engelse scheikundigen John Wade (1864-1912) en Richard William Merriman in 1911.

Daarentegen worden mengsels van vloeistoffen die onder geen enkele omstandigheid een azeotroop vormen, zeotroop genoemd.

Soorten Azeotropen

Azeotropen kunnen worden gecategoriseerd op basis van hun aantal bestanddelen, mengbaarheid of kookpunten:

• Aantal kiezers: Als een azeotroop uit twee vloeistoffen bestaat, staat deze bekend als een binaire azeotroop. Een azeotroop bestaande uit drie vloeistoffen is een ternaire azeotroop. Er zijn ook azeotropen gemaakt van meer dan drie bestanddelen.
• Heterogeen of homogeen: Homogene azeotropen bestaan ​​uit vloeistoffen die mengbaar zijn. Ze vormen een oplossing. Heterogene azeotropen zijn onvolledig mengbaar en vormen twee vloeibare fasen.
• Positief of negatief: Een positieve azeotroop of minimaal kokende azeotroop vormt wanneer het kookpunt van het mengsel lager is dan dat van een van de bestanddelen. Een negatieve azeotroop of maximaal kokende azeotroop vormt wanneer het kookpunt van het mengsel hoger is dan dat van een van de bestanddelen.

Voorbeelden

Een 95% ethanoloplossing in water koken zal een damp produceren die 95% ethanol is. Destillatie kan niet worden gebruikt om hogere percentages ethanol te verkrijgen. Alcohol en water zijn mengbaar, dus elke hoeveelheid ethanol kan met elke hoeveelheid worden gemengd om een ​​homogene oplossing te bereiden die zich gedraagt ​​als een azeotroop.

Chloroform en water vormen daarentegen een heteroazeotroop. Een mengsel van deze twee vloeistoffen zal scheiden, waarbij een toplaag wordt gevormd die meestal bestaat uit water met een kleine hoeveelheid opgeloste chloroform en een bodemlaag die meestal bestaat uit chloroform met een kleine hoeveelheid opgelost water. Als de twee lagen samen worden gekookt, kookt de vloeistof op een lagere temperatuur dan het kookpunt van water of chloroform. De resulterende damp zal bestaan ​​uit 97% chloroform en 3% water, ongeacht de verhouding in de vloeistoffen. Het condenseren van deze damp zal resulteren in lagen die een vaste samenstelling vertonen. De bovenste laag van het condensaat zal 4,4% van het volume uitmaken, terwijl de onderste laag 95,6% van het mengsel zal uitmaken.

Azeotroop scheiding

Aangezien fractionele destillatie niet kan worden gebruikt om componenten van een azeotroop te scheiden, moeten andere methoden worden gebruikt:

• Drukswisseldestillatie past drukveranderingen toe om de samenstelling van een mengsel te veranderen om het destillaat met de gewenste component te verrijken.
• Een andere techniek omvat de toevoeging van een entrainer, een stof die de vluchtigheid van een van de azeotroopcomponenten verandert. In sommige gevallen reageert de entrainer met een component om een ​​niet-vluchtige verbinding te vormen. Destillatie met behulp van een entrainer wordt azeotropische destillatie genoemd.
• Pervaporatie omvat het scheiden van componenten met behulp van een membraan dat meer permeabel is voor het ene bestanddeel dan het andere. Damppermeatie is een verwante techniek, waarbij een membraan wordt gebruikt dat beter doorlaatbaar is voor de dampfase van de ene component dan de andere.

Bron

• Wade, John en Richard William Merriman. "CIV.-invloed van water op het kookpunt van ethylalcohol bij drukken boven en onder de atmosferische druk." Journal of the Chemical Society, Transactions 99.0 (1911): 997-1011. Afdrukken.